【題目】如圖所示,在水平軌道右側(cè)安放半徑為R的豎直圓槽形光滑軌道,水平軌道的PQ段鋪設(shè)特殊材料,調(diào)節(jié)其初始長度為l.水平軌道左側(cè)有一輕質(zhì)彈簧左端固定,彈簧處于自然伸長狀態(tài).小物塊A(可視為質(zhì)點)從軌道右側(cè)以初速度v0沖上軌道,通過圓形軌道、水平軌道后壓縮彈簧并被彈簧以原速率彈回,經(jīng)水平軌道返回圓形軌道.已知R=0.2m,l=1.0mv0=2m/s,物塊A質(zhì)量為m=1kg,與PQ段間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,軌道其他部分摩擦不計,取g=10m/s2.求:

1)物塊A與彈簧剛接觸時的速度大小.

2)物塊A被彈簧以原速率彈回返回到圓形軌道的高度.

3)調(diào)節(jié)PQ段的長度l,A仍以v0從軌道右側(cè)沖上軌道,當(dāng)l滿足什么條件時,A物塊能第一次返回圓形軌道且能沿軌道運動而不會脫離軌道.

【答案】12m/s.(20.2m.(31.0ml1.5ml≤0.25m

【解析】

1)物塊A沖上圓形軌道后回到最低點速度為v0=m/s
與彈簧接觸瞬間,,
可得,物塊A與彈簧剛接觸時的速度大小m/s;
2A被彈簧以原速率v1彈回,向右經(jīng)過PQ段,
;

解得A速度v2=2m/s,
A滑上圓形軌道,有
(也可以應(yīng)用
可得,返回到右邊軌道的高度為h=0.2m=R,符合實際.
3)物塊Av0沖上軌道直到回到PQ段右側(cè),
,
可得,A回到右側(cè)速度:
要使A能返回右側(cè)軌道且能沿軌道運動而不脫離軌道,則有:
①若A沿軌道上滑至最大高度h時,速度減為0,則h滿足:0hR
根據(jù)機械能守恒:

聯(lián)立可得,1.0ml1.5m;
②若A能沿軌道上滑至最高點,則滿足:,
聯(lián)立得l≤0.25m,綜上所述,要使A物塊能第一次返回圓形軌道并沿軌道運動而不脫離軌道,
l滿足的條件是1.0ml1.5ml≤0.25m;

練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】兩根足夠長平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在傾角的光滑絕緣斜面上,頂部接有一阻值R=3Ω的定值電阻,下端開口,軌道間距L=1m.整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=2T的勻強磁場中,磁場方向垂直斜面向上.質(zhì)量m=1kg的金屬棒ab,由靜止釋放后沿導(dǎo)軌運動,運動時始終垂直于導(dǎo)軌,且與導(dǎo)軌接觸良好。從金屬棒ab開始運動至達到最大速度過程中,金屬棒下降的豎直高度為h=3m,金屬棒ab在導(dǎo)軌之間的電阻,電路中其余電阻不計, ,取.求:

1)金屬棒ab達到的最大速度;

2)金屬棒ab沿導(dǎo)軌向下運動速度時的加速度大小;

3)從金屬棒ab開始運動至達到最大速度過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量;

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【題目】如圖,某三棱鏡的橫截面為等腰直角三角形ABC,BC長度為d,OBC中點。在ABC所在平面內(nèi),光線PO垂直BC邊入射,恰好在AB邊界發(fā)生全反射。

(1)求該三棱鏡的折射率;

(2)保持光線PO入射點O不變,入射方向逐漸向CO方向偏轉(zhuǎn),求AB邊有光線射出的區(qū)域?qū)挾取?/span>

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【題目】如圖甲所示小物塊靜止在傾角θ=37°的粗糙斜面上,F(xiàn)對物塊施加一個沿斜面向下的推力F,力F的大小隨時間t的變化情況如圖乙所示,物塊的速率v隨時間t的變化規(guī)律如圖丙所示,sin37 °=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g10 m/s,下列說法正確的是

A. 物塊的質(zhì)量為1kg

B. 物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.7

C. 0~3 s時間內(nèi)力F做功的平均功率為0.32 W

D. 0~3s時間內(nèi)物塊克服摩擦力做的功為5.12J

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【題目】如圖所示為探究牛頓第二定律的實驗裝置.該裝置由氣墊導(dǎo)軌、兩個光電門、滑塊和沙桶等組成.光電門可以測出滑塊通過光電門的時間,導(dǎo)軌標尺可以測出兩個光電門間的距離,另用天平測出滑塊和沙桶的質(zhì)量分別為Mm

1)在探究牛頓第二定律的實驗中,使用氣墊導(dǎo)軌的主要目的是____________

A.減小噪聲 B.減小滑塊速度

C.減小摩擦力 D.增加摩擦力

2)如果滑塊上的遮光板寬度為d,通過12兩個光電門時的擋光時問分別為t1t2,測量出兩個光電門之間的距離s,那么滑塊運動的加速度a的計算式是a=__________

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【題目】游樂場的過山車可以底朝上在圓軌道上運行,游客卻不會掉下來.我們把這種情形抽象為如圖所示的模型:弧形軌道的下端與半徑為R的豎直圓軌道相接,BC分別為圓軌道的最低點和最高點.質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點)從弧形軌道上的A點由靜止?jié)L下,到達B點時的速度為v0=,且恰好能通過C點.已知A、B間的高度差h=4R,重力加速度為g.求:

1)小球運動到B點時,軌道對小球的作用力的大小;

2)小球通過C點時的速率vC;

3)小球從A點運動到C點的過程中,摩擦阻力做的功.

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A. P向右移動時,原、副線圈的電流之比可能變大

B. P向右移動時,變壓器的輸出功率變大

C. 若原、副線圈增加相同的匝數(shù),其它條件不變,則變壓器輸出電壓不變

D. 若原、副線圈增加相同的匝數(shù),其它條件不變,r消耗的功率可能不變

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A. 有順時針方向的感應(yīng)電流

B. 有逆時針方向的感應(yīng)電流

C. 先逆時針后順時針方向的感應(yīng)電流

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【題目】如圖所示,某同學(xué)在研究平拋運動的實驗中,在小方格紙上畫出小球做平拋運動的軌跡以后,又在軌跡上取出a、b、cd四個點(軌跡已擦去).已知小方格紙的邊長L=2.5cmg10m/s2.請你根據(jù)小方格紙上的信息,通過分析計算完成下面幾個問題:

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2)小球運動到b點的速度是_____m/s

3)從拋出點到b點所經(jīng)歷的時間是_____s

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